犹他大学和宾夕法尼亚州立大学获得NASA资助 用于3D打印火箭发动机材料

犹他大学、宾夕法尼亚州立大学和位于科罗拉多州的 Elementum 3D 公司获得了 NASA 小型企业技术转移 (STTR) 第一阶段拨款，用于开发 GRX-810 的冷喷涂增材制造技术。GRX-810 是一种高温合金，被 NASA 评为年度商业发明。

图片来源：美国国家航空航天局

冷喷涂增材制造技术以高速沉积金属颗粒，构建致密涂层或块状结构。其原理与3D打印类似，但由于沉积速率更高、热损伤更小，因此更适用于大型或复杂部件。难点在于如何精确理解颗粒的结合、变形以及冲击后的回弹方式——对于专为火箭发动机等极端温度和反应环境设计的合金而言，这个问题更为复杂。

每个合作伙伴都扮演着不同的角色。位于科罗拉多州伊利市的Elementum 3D公司提供GRX-810原料，并带来制造方面的视角。宾夕法尼亚州立大学负责冷喷涂工艺的开发。犹他大学材料科学与工程系的STARS实验室由Suhas Eswarappa Prameela博士领导，利用激光诱导颗粒冲击试验（LIPIT）系统进行单颗粒实验，以分离决定喷涂过程中单个颗粒是粘附还是弹开的各种变量。

“我认为基础研究和应用研究的融合至关重要，”埃斯瓦拉帕·普拉米拉博士说。“我们的优势在于理解基础物理学，但像STTR这样的项目使我们能够将这些见解转化为与制造相关的知识，供工业界和NASA直接使用。”

本研究旨在探究材料和加工参数如何影响GRX-810的粘结性能，最终指导可重复使用火箭发动机部件的大规模冷喷涂制造。可重复使用发动机需反复暴露于极端温度和反应性环境中，而传统材料和制造方法越来越难以满足更高运行极限的要求。

NASA 的 STTR 第一阶段为项目提供 13 个月的资金。成功的团队有资格竞争第二阶段的奖项，该奖项将支持制造工艺的进一步开发和规模化。

埃斯瓦拉帕·普拉米拉博士最近在接受当地新闻采访时谈到了美国宇航局的阿尔忒弥斯二号任务。他表示，合作模式本身与技术工作同样重要。“像这样的复杂问题无法孤立地解决，”他说，“与拥有不同工具、视角和专业知识的人合作至关重要。”

来源：research.utah.edu